一、區域網定義

（★）

區域網（LAN）

指有限區域（如辦公室或樓層）內的多臺計算機透過傳輸介質互連，所組成的封閉網路。實現資料通訊和資源共享的目的。

常見傳輸介質

雙絞線、同軸電纜、光纖、無線等

同種裝置接交叉線，異種裝置接直通線

典型特點

覆蓋的地理範圍小（幾米到幾公里），具有較高的資料傳輸速率和較低的時延。

區域網拓撲結構

匯流排型：指採用單根傳輸線作為匯流排，所有工作站都共用一條匯流排。

星型：以一臺裝置為中央節點的網路。

環型：使用公共電纜組成一個封閉的環，如：令牌環網。

全網型：各個站點互連，鋪設成本高

二、IEEE802標準

標準名稱

描述定義

IEEE 802。1a

區域網體系結構

IEEE 802。1b

網際互連，網路管理及定址

IEEE 802。2

描述邏輯鏈路控制（LLC）協議，提供OSI資料鏈路層的上部子層功能，以及介質接入控制（MAC）子層與LLC子層協議間的一致介面

IEEE 802。3

定義了有線乙太網的物理層和資料鏈路層的介質訪問控制 （MAC），還定義了局域網的連線機制是CSMA/CD

IEEE 802。4

令牌匯流排網（Token-Bus）的介質訪問控制協議及物理層技術規範。

IEEE 802。5

令牌環網（Token-Ring）的介質訪問控制協議及物理層技術規範

IEEE 802。6

都會網路介質訪問控制協議DQDB （Distributed Queue Dual Bus 分散式佇列雙匯流排）及物理層技術規範

IEEE 802。7

寬頻區域網技術

IEEE 802。8

光纖區域網技術

IEEE 802。9

綜合聲音資料的區域網（IVD LAN）介質訪問控制協議及物理層技術規範。

IEEE 802。10

可互操作區域網安全標準（SILS），定義了網路互操作的認證和加密方法

IEEE 802。11

無線區域網（WLAN）的介質訪問控制協議及物理層技術規範

IEEE 802。12

交換式區域網標準，定義100Mb/s高速乙太網按需求優先的介質訪問控制協議（100VG AnyLAN）

IEEE 802。14

採用線纜調變解調器（Cable Modem）的互動式電視介質訪問控制協議及網路層技術規範

常見的IEEE 802標準：

IEEE 802.3、IEEE 802.11

三、邏輯鏈路控制子層（LLC）

服務型別

特點

適用性

無確認無連線的服務

資料報型別，不設計任何流控與差錯控制功能

高層軟體具有流控和差錯控制

面向連線方式的服務

在資料通訊前需要建立連線，同時透過連線來提供流控和差錯控制功能

可用於簡單裝置中，如終端控制器，它自身流控差，需要藉助資料鏈路層協議

有確認無連線的服務

提供了資料報確認功能，但不建立連線

高效、可靠，適用於傳送少量的重要的資料

面向連線方式的服務

：能夠提供可靠性，用於對可靠性要求比較高的傳送過程，終端控制器流控比較差，就需要藉助資料鏈路層提供相應的可靠性。

有確認無連線的服務

：直接傳送資料，不建立連線，

由於區域網是分組廣播式網路，網路層的路由功能是不需要的，所以在IEEE802標準點，網路層簡化成了上層協議的服務訪問點SAP，又由於區域網使用多種傳輸介質，而介質訪問控制協議與具體的傳輸介質和拓撲結構有關，所以IEEE802標準把資料鏈路層劃分成了兩個子層。與物理介質相關的部分叫做介質訪問控制MAC（Media Access Control）子層，與物理介質無關的部分叫做邏輯鏈路控制LLC（Logical Access Control）子層。LLC提供標準的OSI資料鏈路層服務，這似的任何高層協議（例如TCP/IP）都可運行於區域網標準之上。區域網的物理層規定了傳輸介質及其介面的電氣特性、機械特性，介面電路的功能以及信令方式和訊號速率等。

注：現在網絡卡一般沒有LLC層

四、介質訪問控制子層（MAC）

MAC子層：各種介質訪問控制技術的特徵由兩個因素區分，即“在哪裡控制”（網路拓撲：集中式、分散式）和“怎麼控制”（同步、非同步（通常採用））

非同步式控制方式如下：

控制方式

描述

應用

迴圈式

每個站輪流得到傳送機會，若一段時間內有多站傳送資料，則該方式很有效；若只有少數站傳送資料時，會增加不必要的開銷。

令牌環網、令牌匯流排網、FDDI

預約式

將傳輸介質介質的使用時間劃分為時間槽，而預約管理可以集中控制，也可以是分佈控制

DQDB

競爭式

不對各個工作站的傳送許可權進行控制，而是自由競爭，它適合於分佈控制，輕負載時效率較高

CSMA/CD

五、乙太網技術-CSMA/CD協議（★★★）

CSMA/CD即載波偵聽多路訪問/衝突檢測，屬於IEEE802。3標準

傳統乙太網通常為匯流排型拓撲結構，透過共享的傳輸通道傳輸資料

存在問題：（1）資料衝突（2）地址識別（3）統一規範

CSMA/CD的過程

①傳送前先偵聽

②邊發邊聽（衝突檢測）

③有衝突立即停發

④重發（有對應的重發機制）

載波偵聽過程

載波偵聽：訊號傳送透過曼徹斯特編碼傳送，偵聽過程就是偵聽高低電頻的轉換。

非堅持型監聽演算法

：空閒立即傳送，非空閒隨機後退一個時間繼續監聽，通道利用率相對較低。

1-堅持型監聽演算法

：100%堅持監聽過程，空閒立即發現，非空閒繼續監聽，通道利用率最大，但衝突機率也大。

P-堅持型監聽演算法

：空閒時機率P傳送，非空閒持續監聽，降低衝突機率，P取值需根據實際情況取值。（二者折中）

衝突檢測方法（CD）

透過邊發邊聽的方法進行衝突檢測

乙太網的端到端往返時延為2倍的傳播時延（2τ），稱為

爭用期

，或

碰撞視窗

。（

傳輸時延>=2*傳播時延

考點

）

計算最短幀長：

幀長>=2*傳播時延*傳輸速率

傳輸時延=幀長/傳輸速率（通道頻寬）>= 爭用期（2*傳播時延（通道長度/電磁波的傳輸速率））（怎麼算要會）

注：實際應用中還可能存在中繼器，因此存在中繼器時延，多少箇中繼器就存在多少箇中繼器時延。（+2倍的中繼器時延）

IEEE 802。3定義了幀長範圍

64~1518

位元組（B）

發現衝突，停止傳送

發現衝突停止傳送後，發出產生衝突的訊號，告訴網路中的所有站點當前發生衝突。

衝突處理——隨機延遲重發（考過一次）

截斷二進位制指數退避演算法：

確認基本退避時間：2倍傳播時延

從離散的整數集合［0，1。。。（2^k-1）］中隨機取一個數，記為r。重傳應推後r倍的爭用期。引數k按照k = min［重傳次數，10］計算。

當重傳次數達到16次仍不成功時，就丟棄該幀，向高層報告。

假設a，b兩個站點發送資料，如果不小心同時傳送了，就產生了衝突（此時是第一次衝突），產生了衝突就要重傳，用二進位制退避演算法，就是在[0,1]範圍裡去取值。在此時可能會發生衝突，也可能不發生衝突，再次衝突的機率是1/2=50%，如果發生衝突，就說明a和b都取了同樣的數。如果a和b都取了同樣的數，那麼就產生了第二次衝突，產生衝突就又得重傳，此時的取值範圍就是[0,1,2,3]，再次衝突的機率是1/4=25%。重灌的話就又可能發生衝突，如果發生衝突，就是第三次衝突，要再進行重傳，取值範圍是[0,1,2,3,4,5,6,7,8]，再次衝突的機率就是1/8=12.5%。

常見考點：1、退避時間；2、後退時間，隨機值的範圍，後退演算法

計算類常見例題：一個執行CSMA/CD協議的乙太網，資料速率為1Gb/s,網段長1km,訊號速率為200,000km/s,則最小幀長是多少位元。

解：2*1Gb/s*1km/200000km/s

六、乙太網技術-MAC地址（物理地址）

長度為48bit=6B，以十六進位制表示

前24bit為供應商標識，後24為供應商對網絡卡的編號

具有唯一性

00-06-1b（IBM的標識）

00-0d-28（CISCO的標識）

在乙太網中透過物理地址區分報文是否轉發給對應的接收方

對於目的地址而言，第一個位元組的

最高位

I/G（第8位）

0-物理地址（單播地址）

1-邏輯地址（組播地址）某一組裝置

廣播地址：48位的二進位制全為1，FF-FF-FF-FF-FF-FF

七、乙太網技術-區域網的命名規則

（要記住快速乙太網和千兆乙太網的物理層標準）

以10 Base - T為例

10代表速率（Mbps）：10、100（快速）、1000（千兆）、10000（10G）

Base代表傳輸機制：Base（基帶-數字通道）、Broad（頻寬-模擬通道）

T代表傳輸介質：T（非遮蔽雙絞線）、F（光纖）、數字（同軸電纜，最大段長）、C（遮蔽雙絞線）、SX（多模光纖）、LX（單模光纖）

雙絞線：

也就是網線

，

絞合可以減少干擾。STP可以提供更高的可靠性傳輸，成本也越高，僅在特殊場合應用。

無遮蔽雙絞線（UTP）又分為

3類UTP（CAT3） 電話線 10Mbps

4類

5類 100Mbps 常見

超5類（CAT5E） 1000Mbps

6類 1000Mbps

傳輸距離一般為100米

連線標準

T568A 綠白 綠 橙白 藍 藍白 橙 棕白 棕

T568B 橙白 橙 綠白 藍 藍白 綠 棕白 棕（

剪網線時候常背

）

區別在1236

直通線

：

T568B——T568B

（用於連線不同的裝置，DTE和DCE）

交叉線

：

T568A——T568B

（用於連線相同的裝置）

因為現在的網路裝置可以自適應，現實中更多采用

T568B

的方式。

同軸電纜：

內導體（銅芯）-絕緣層-外導體遮蔽層-絕緣保護套層，傳輸距離可達到幾百米（

現在已經不用了

）

光纖：

光訊號透過全反射原理傳播，需要電光轉變裝置

多模光纖（淘汰？）：

纖芯直徑大，允許多種入射角度光訊號，波長分為850nm和1300nm，100Mbps最大傳輸距離2公里，1000Mbps一般最大傳輸距離

550米

，允許LED光源，成本低。

單模光纖：

纖芯直徑小，波長分為1310nm和1550nm，只允許一種角度的光訊號，更可靠，傳輸距離可以達到幾十公里，只允許LD光源，成本高。

注：實際上來講價格差不多

快速乙太網技術（IEEE802.3u）

：傳統乙太網只能夠承受10Mbps的速率，為了適應新的技術要求，需要增大速率，就涉及了物理層與資料鏈路層的改變。

技術特點

100Mbps

相同的幀格式

半雙工/全雙工

100Base-T

注：全雙工就不用CSMA/CD協議

傳輸介質標準：

100Base-TX：5類UTP/STP，支援全雙工

100Base-FX：光纖，單或多，全雙工

100Base-T4

：採用

8B/6T

編碼技術，由4對的3類UTP組成，其實3對用於資料傳輸，1對用於CSMA/CD。

100Base-T2：全雙工（瞭解）

千兆乙太網技術（IEEE802.3z,IEEE802.3ab）

技術特點

1000Mbps

相同的幀格式

半雙工/全雙工

採用幀突發的工作方式

傳輸介質標準：

1000Base-T：5類UTP，最長100m

IEEE802.3ab

1000Base-SX：多模，550m

IEEE802.3z

（下同）

1000Base-LX：單模，5公里（波長不一樣距離不一樣）

1000Base-CX：STP，25m 網路裝置間短距離高速傳輸

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考點：下午考試的網路規劃中，根據網點距離選擇傳輸介質，大於兩公里，選擇單模光纖，550-2000m之間，注意傳輸速率，100Mbps採用多模光纖，1000Mbps採用單模光纖，小於100米直接選雙絞線。

萬兆乙太網技術（IEEE802.ae）

技術特點

10000Mbps = 10G；

相同的幀格式；

只工作在全雙工；

傳輸介質只使用光纖；

保留了802。3標準對乙太網最小幀長度和最大幀長度的規定。

傳輸介質標準：

區域網物理層

可選的廣域網物理層

（本章節內容太長做個分割）